從能量守恆看剎車

汽車的剎車系統與行車安全息息相關，在任何情況下都要確保剎車系統的絕對安全，本文將通過剎車系統的組成，以及剎車系統的工作原理，讓讀者對剎車系統有一個較為詳細的知識架構，從而可以對剎車系統的一些問題進行自我判斷。

一、剎車系統的組成

剎車系統又可分為五個子系統

分別是

1.操作系統：踏板、手剎

2.液壓系統：液壓油、剎車泵、油管

3.助力系統：真空助力泵

4.電控系統：ABS部件（部分車沒有）

5.執行系統：剎車鉗、剎車片、剎車盤（盤剎）

二、剎車原理

在學習剎車原理之前，我們先要學習兩個物理知識，結合此二概念理解剎車原理。

（1）能量守恆定律

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化和轉移的過程中，能量總和不變。

汽車制動過程的本質就是能量的轉化。在剎車過程中，剎車片與剎車盤產生巨大摩擦力，從而將汽車的動能轉化為熱能。

燒紅的剎車片

（2）帕斯卡定律

這是初高中時，我們就接觸過的一條流體靜力學定律。不可壓縮靜止流體中任一點受到外力壓力增值後，此壓力增值瞬間傳至靜止流體各點。

公式：P₁=P₂ 即：F1/F2=S1/S2

而剎車系統正是完美地應用了帕斯卡定律。剎車油會在瞬間將腳給予的壓力傳至活塞分泵，活塞分泵大的截面將剎車力度呈幾何倍放大，

如下圖示。

活塞面積與總泵截面的比值就是放大倍數

三、力的傳遞路徑

1、踏板-駕駛員給踏板一個踩踏力

2、助力泵-踩踏力經過助力泵的放大向前傳遞

3、制動主缸-放大的力通過活塞壓縮主缸內剎車油

4、剎車油管-主缸處所受的壓力迅速經由剎車油傳遞

5、活塞分泵-截面面積增大的活塞分泵將力進一步放大

6、剎車鉗或剎車片接受該力

PS：後面是盤剎和鼓剎的區別，前文已做介紹。想了解的翻看前一篇文章。

總結

我們在考量一輛車的時候，往往只關注其動力性能，更多關注的是這輛車的百公里加速能力如何，卻很少關注其剎車性能。一輛車從0加速到100可能需要十秒左右的時間，而從100剎車到0卻只需要2-3秒，可見剎車系統承受多大的壓力。而恰恰制動系統與我們的安全息息相關，所以我們要時刻重視。